СПЕЦИФИЧЕСКИЕ БЕЛКИ КРОВИ – АЛЬБУМИН И ЕГО СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ

Практически все патологические процессы, в том числе и радиационные поражения организма, сопровождаются образованием и выделением в кровь продуктов обмена, формируя синдром эндогенной интоксикации различного генеза и сложного многокомпонентного биохимического спектра. Основными системами связывания и транспорта веществ различной химической природы в организме являются иммунные антитела, буферные системы, форменные элементы крови, плазменные белки. Доминирующее место среди них занимает сывороточный альбумин.

Альбумин – самый обильный белок в человеческой плазме, составляющий около 60% всех белков плазмы. Альбумин также присутствует во внеклеточном пространстве, где его общее количество превышает содержание во внутрисосудистом пространстве на 30%. Альбумин имеет молекулярную массу 66,3 kDa и состоит из единственной цепи пептида из 585 аминокислот. Это – высокозаряженный белок без гликозилированных остатков, но с 17 бисульфидными мостиками и одним свободным цистеином [1].

Кровяной и тканевой пулы альбумина обмениваются, и, следовательно, состояние альбумина крови отражает течение метаболических процессов всего организма и является информативной системой, отражающей молекулярные изменения [2].

Альбумин играет важную роль буфера, поддерживающего рН на физиологическом уровне, нормальную вязкость и онкотическое давление плазмы. Альбумин является важным показателем белкового резерва организма, а также выполняет транспортную функцию. Несмотря на его высокую растворимость, это – важный переносчик многих гидрофобных (нераствоимых в воде) молекул типа свободных жирных кислот, билирубина, тироксина, гемина и ксенобиотиков (например, фенитоина, вальпроевой кислоты).

Альбумин также критически важен для метаболизма кальция, поскольку до 45% общего кальция сыворотки связаны с альбумином. Известны случаи анальбуминемии, при которых, как сообщают, были обнаружены серьезные расстройства метаболизма костей.

Альбумин вносит основной вклад в поддержание объема циркулирующей крови (ОЦК). Поддержание постоянства ОЦК зависит от удержания в сосудистом русле воды. При этом артериальное давление способствует перемещению жидкости во внесосудистое (межклеточное) пространство. В отсутствие эффективного противодействия этому процессу произошла бы быстрая потеря воды из сосудистого русла. В отличие от клеточных мембран, стенки капилляров проницаемы для небольших молекул, поэтому натрий почти не оказывает осмотического эффекта в кровеносных капиллярах. Наименьшей из молекул, концентрация которых значительна в кровотоке, но вне кровеносных сосудов низкая, выступает молекула альбумина. В норме стенка капилляров малопроницаема для него, поэтому концентрация альбумина в крови выступает наиболее важным фактором, противостоящим общему артериальному (гидростатическому) давлению.

Альбумин присутствует в плазме в больших количествах и вносит самый значительный вклад в поддержание ее онкотического давления. Как известно, онкотическое давление препятствует вытеканию жидкости из капилляров в окружающее интерстициальное (межклеточное) пространство под действием давления внутри сосудов. На 65–80% онкотическое давление плазмы обусловлено альбумином.

При патологии динамическое равновесие и обмен жидкости между внутри- и внесосудистыми пространствами нарушается. При уменьшении содержания альбумина в крови (острая кровопотеря, высокий уровень катаболизма, печеночная недостаточность, потери белка с мочой и др.) онкотическое давление плазмы снижается, жидкость усиленно покидает сосудистое русло, в связи с чем происходит сгущение крови, замедление кровотока, а в межклеточном пространстве образуется избыток жидкости и развивается отек. Отек является клинический симптом накопления жидкости в интерстициальном пространстве.

Альбумин синтезируется в печени из аминокислот со скоростью примерно 12–15 г/сут, полупериод его жизни в кровотоке 18–20 дней. Выработка альбумина стимулируется тироксином и анаболическими стероидами, тогда как подавляется повышением коллоидального осмотического давления, дефицитом аминокислот и увеличением уровня интерлейкина-6 (при реакции острой фазы воспаления).

Референтные переделы альбумина в сыворотке крови: 35–50 г/л.

Альбумин выполняет свои функции благодаря уникальной пространственной структуре, которая определяется последовательностью аминокислот в полипептидной цепи. Полипептидная цепь принимает адекватную характеру воздействия пространственную структуру в процессе самосборки. Белок из развернутой цепи, минуя множество промежуточных структур (конформеров), приобретает наиболее стабильную упаковку, нативную структуру. Известно, что альбумин образует формы, отличающиеся по свойствам от нативного белка, т.е. имеет большое количество изомеров. Если, каждый аминокислотный остаток имеет около 10 возможных конформаций, то цепь из 100 остатков может иметь порядка 10100 различных структур [3].

Исследованиями последних 10–15 лет показано, что многие нейродегенеративные болезни связаны с накоплением «неправильно» свернутых белков. Ранее постулировалось, что только некоторые специфические белки могут под действием неблагоприятных факторов принимать β-складчатую конформацию, а впоследствии агрегировать с образованием β-амилоидных структур. Позднее оказалось, что практически все белки в определенных условиях могут образовывать β-складчатую структуру. В этой связи было сделано предположение, что не только нейродегенеративные, но и многие другие болезни могут быть связаны с неправильной упаковкой молекул различных белков. Также не исключаятся вероятность, что каждый из белков может иметь две или несколько относительно стабильных «замороженных» структур, которые лишь с малой вероятностью переходят друг в друга. Если это предположение, верно, то вполне возможно, что, находясь в одной структуре, данный белок будет участвовать в одних реакциях или выполнять одну функцию, а, перейдя в другое структурное состояние, белок станет выполнять совершенно иные функции [4].

Установлено наличие модификации альбумина при гестозе беременных, что сопровождающееся нарушением его транспортной и детоксикационной функций. Причем нарушения в транспортной системе альбумина отмечаются ранее, чем диагностируемое действие токсинов на клетки и органы. При этом наблюдается корреляция степени изменения характеристик альбумина со степенью тяжести гестоза [5].

У пациентов с онкопатологией обнаружено изменение конформации сывороточного альбумина, а также значительное снижение его функциональных свойств, нарушение связывающей способности СА как в первом, так и во втором центрах связывания [6]. Было установлено, что степень модификации альбумина коррелирует с клиническим состоянием пациента и отражает эффект терапии.

Исходя из выше сказанного, вопрос структурно-функциональных (конформационных) изменений альбумина особенно важен при рассмотрении механизмов развития заболеваний, связанных с действием ионизирующего излучения, особенно в районах, пострадавших от аварии на Чернобыльской АЭС.

Литература:

  1. Ярец Ю.И. Специфические белки: практическое пособие для врачей: в 2 частях. – Часть I. Лабораторные тесты исследования специфических белков / Ю.И. Ярец. – Гомель, 2015. – 64 с.
  2. Альбумин сыворотки крови в клинической медицине / под ред. Ю.А.Грызунова, Д. Е. Добрецова. − М. : ИРИУС, 1994. − 226 с.
  3. Финкельштейн, А.В.Физика белка. / А.В.Финкельштейн, О. Б. Птицын. − М. : КДУ, 2005. − 456 с.
  4. Гусев Н. Б. Нейродегенеративные болезни и проблема правильного сворачивания белка / Н. Б. Гусев // Соросовский образовательный журнал. − 2004. − Т. 8, № 2. − С. 15-23.
  5. В.Н. Сидоренко, В.А. Муравский, Е.В. Шиманович, Л.И. Зенько. Нарушение транспортной функции сывороточного альбумина при гестозе беременных. Медицинский журнал, БГМУ, Беларусь, 2013, № 1 (2012) с. 149-150.
  6. Liu et al. Changes in the electron paramagnetic resonance spectra of albumin-associated spin-labeled stearic acid as a diagnostic parameter of colorectal cancer. World Journal of Surgical Oncology.– 2013. – 11, N 1. – P. 223-228.

Главная картинка взята с сайта по ссылке.

© Наталья Пузан, научный сотрудник лаборатории экспериментальных биологических моделей